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机器人也能从触摸中感知柔软
本文转自：中国科学报
机器人柔软感知接口SORI。图片来源：洛桑联邦理工学院
本报讯（记者陈欢欢）机器人也能像人类一样感受到枕头、毛绒玩具、棉花糖的柔软吗？实际上让机器人理解和再现柔软感知极具挑战性，涉及许多复杂的感官和认知过程。而瑞士科学家开发了一个机器人柔软度感知接口，让机器人感受到真实材料的柔软度。相关研究成果近日发表于美国《国家科学院院刊》。
人类对柔软的感知很重要，它在许多动作和互动中发挥着至关重要的作用，如判断水果是否成熟、给病人体检等。
此前研究人员尝试为机器人装备触觉设备感知柔软，但该方法的缺陷在于没有区分触觉线索（来自指尖皮肤的感觉反馈）和动觉线索（来自手指关节上的力度反馈）。
瑞士洛桑联邦理工学院可重构机器人实验室博士生Mustafa Mete解释道：“如果你用指尖按压棉花糖，很容易判断出它是软的。如果你把一块硬饼干放在棉花糖上，再按压一次，虽然指尖碰到了坚硬的表面，但人类仍然可以判断出下面有软的棉花糖。我们想是否可以创建一个能达到这一柔软感知水平的机器人平台。”
研究人员创建了一个机器人柔软感知接口SORI。它能分辨触觉和动觉两条感知线索，从而再现一系列真实材料的柔软度。
“我们意识到，由于每个人的手指形状不同，大家感觉到的柔软度可能不一样。因此，我们必须开发指尖及其接触面的几何形状参数，以估计指尖的柔软度。”Mete说，然后，他们从一系列不同的材料中提取柔软度参数，并输入SORI设备。
他们以实验室开发的折纸机器人为研究对象进行实验。该机器人配备了电机驱动的关节，关节顶部配有硅胶膜，可以在气流驱动下膨胀或收缩，从而调节柔软度。
通过同时感知触觉和动觉，SORI在几次实验中成功再现了牛肉、鲑鱼、棉花糖等一系列材料的柔软性。它还模仿了一些复杂的材料，如覆盖有饼干的棉花糖、皮革装订的书本等。在一个虚拟实验中，SORI甚至再现了心脏跳动的感觉，展现了它在运动中感受柔软度的能力。
“SORI并不是充当机器人的柔软度传感器，而是以数字方式传递‘触摸’的感觉。”Mete总结道。
该实验室认为，这项研究“填补了机器人研究的空白”，使机器人可以利用对柔软的感知实现许多应用，例如深海探索、外科手术辅助、恶性肿瘤检测、蔬菜水果采摘等。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1073/pnas.2314901121
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快照生成时间：2024-04-03 08:45:19
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